CN102683903A

CN102683903A - 导线和导电金属板的激光焊接结构

Info

Publication number: CN102683903A
Application number: CN2011103594347A
Authority: CN
Inventors: 吉田拓史; 犬童友树; 秋元比吕志
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2031-11-09
Also published as: JP2012192417A; US20120237787A1; US8759679B2; CN102683903B; JP5466194B2

Abstract

一种通过局部地施加激光束并由此使信号线3的股绞线5(导线)和焊接部分10(导电金属板)熔化和固化来把信号线3的股绞线5(导线)和焊接部分10(导电金属板)焊接到一起而形成的激光焊接结构F，激光焊接结构F具有以下特征：即信号线3的股绞线5的熔点和焊接部分10的熔点不相同。如图2至图5所示，通过将激光束L施加至信号线3的股绞线5和焊接部分10中具有更高熔点的一个，即施加至具有更高熔点的焊接部分10，来获得激光焊接结构F。

Description

导线和导电金属板的激光焊接结构

本申请基于2011年3月15日提交的第2011-056454号日本专利申请，并要求该申请的优先权，在此将该申请的全部公开内容引入作为参考。

技术领域

本申请涉及一种通过局部地施加激光束并由此使导线和导电金属板熔化和固化来把所述导线和所述导电金属板焊接到一起而形成的激光焊接结构。

现有技术

如本发明的图7所示，日本专利申请公开第8-8028号(以下称为“专利文献1”)公开了一种通过将焊接型(welding-mode)激光束102施加至导电金属板101来将导线103激光焊接至导电金属板101的技术，所述导电金属板101与端子100形成为整体。

然而，在专利文献1公开的技术中，虽然要取决于将要焊接的物体的材料、尺寸或者材料和尺寸的组合，但仍需要将总热能调整至高于所需值的值，以留有余量，使得导线103和导电金属板101一定能够熔化。

本发明的目的在于提供一种降低使导电金属板和导线熔化所需的总热能的技术。

发明内容

根据本发明，提供一种通过局部地施加激光束并由此使导线和导电金属板熔化和固化来把所述导线和所述导电金属板焊接到一起而形成的激光焊接结构。所述激光焊接结构具有以下特征：即所述导线的熔点和所述导电金属板的熔点互不相同。通过将激光束施加至所述导线和所述导电金属板中具有更高熔点的一个来获得所述激光焊接结构。

优选地，所述导电金属板的熔点高于所述导线的熔点。

优选地，所述导电金属板在熔化之前具有宽的形状，使得从激光束的照射方向观看时，所述导线隐藏在所述导电金属板的后面。

优选地，所述导电金属板在熔化之前的截面面积大于所述导线的截面面积。

优选地，所述导线是单股线。

优选地，所述导线是同轴电缆的中心导体。

优选地，所述导线是股绞线。此外，还提供一种具有上述激光焊接结构的线束。

根据本发明，当导电金属板的熔点高于导线的熔点时，激光束施加至导电金属板，并且导电金属板比导线更早熔化。由于导电金属板的熔点高于导线的熔点，因此，只要导电金属板熔化，则由于从导电金属板接收到的热量，导线也一定会熔化。由于可减少焊接所需的热传递的量，因此可降低激光照射的量。此外，还可抑制溅射的产生，由此提高产量。应注意，当导线的熔点高于导电金属板的熔点时，也可实现类似的有益效果。

根据以下给出的详细描述和仅以示例性方式给出的附图可更加全面地理解本发明的上述和其他目的、特征以及优点，因此所述详细描述和附图不应被看作对本发明进行限制。

附图说明

图1是线束的部分立体图(第一示例性实施例)；

图2是激光焊接结构的前视图，也是激光焊接作业的第一解释性视图(第一示例性实施例)；

图3是激光焊接结构的前视图，也是激光焊接作业的第二解释性视图(第一示例性实施例)；

图4是激光焊接结构的前视图，也是激光焊接作业的第三解释性视图(第一示例性实施例)；

图5是激光焊接结构的前视图，也是激光焊接作业的第四解释性视图(第一示例性实施例)；

图6是对应图5的视图，并示出对比例；以及

图7是专利文献1的视图。

具体实施方式

【第一示例性实施例】

以下参考图1至图6来说明根据本发明的第一示例性实施例。

图1示出放置在工作台1上的线束2。以下假设线束2是在移动电话中使用的线束来进行说明，近来这种线束的尺寸已显著减小。应注意的是，在图1中，附图标记“W1”表示进行激光焊接之前的外观，附图标记“W2”表示进行激光焊接之后的外观。

线束2由多根束捆信号线3和插头侧连接器4构成。

每一根信号线3由股绞线5(导线)和覆层材料6构成，所述股绞线5由铜或铜合金制成，所述覆层材料6由例如聚乙烯或丙烯腈制成。覆层材料6包覆股绞线5。在本示例性实施例中，信号线3的外径为约400微米，股绞线5的外径为约250微米。

插头侧连接器4是与相对侧的连接器、即插座侧连接器(未示出)连接的连接器，所述插座侧连接器安装在移动电话的基板的表面上。插头侧连接器4由外壳7和多个触点8构成，外壳7由例如塑料的绝缘材料制成。

外壳7用于支撑多个触点8。

每一个触点8与在插座侧连接器中设置的触点接触，以将各根信号线3的股绞线5连接至移动电话的基板。每一个触点8沿着各根信号线3的股绞线5延伸。每一个触点8包括被支撑部分9和焊接部分10(导电金属板)。在每一个触点8中，被支撑部分9和焊接部分10形成为整体。在本示例性实施例中，每一个触点8由铁或铁合金形成。

被支撑部分9被外壳7支撑，并且被支撑部分9用作具有触点的部分，所述触点对应插座侧连接器的触点。

焊接部分10用作被激光焊接至各根信号线3的股绞线5的部分。如图2所示，焊接部分10包括面向信号线3的股绞线5的股绞线面向表面11，以及与股绞线面向表面11相对的激光照射表面12。此外，在本示例性实施例中，激光束L施加至焊接部分10的激光照射表面12。具体地，激光束L施加至焊接部分10的激光照射表面12的激光束照射区域LA，所述激光束照射区域LA在图1中用一连串双点划线表示。

此外，如图2所示，焊接部分10具有足够宽的形状，使得从激光束L的照射方向观看时，信号线3的股绞线5隐藏在焊接部分10的后面。即，在图2中，焊接部分10的宽度D1和信号线3的股绞线5的宽度D2满足“D1＞D2”的关系。还有，焊接部分10的截面面积大于信号线3的股绞线5的截面面积。应注意“信号线3的股绞线5的截面面积”等于构成信号线3的股绞线5的所有铜导线P的截面面积的总和。

在使信号线3的股绞线5与具有上述结构的焊接部分10紧密接触之后，如图2所示(也参考图1)，向焊接部分10的激光照射表面12的激光束照射区域LA局部地施加激光束L。于是，信号线3的股绞线5和焊接部分10如图3和图4所示熔化，之后如图5所示固化，由此牢固地将它们焊接到一起。图5表示通过如图2至图4所示局部地施加激光束L并由此使焊接部分10和信号线3的股绞线5熔化和固化来把信号线3的股绞线5和焊接部分10焊接到一起而形成的激光焊接结构F。如图5所示，激光焊接结构F形成合金结构，在所述合金结构中，信号线3的股绞线5和焊接部分10被熔接到一起。此外，由于熔化状态下的表面张力，激光焊接结构F具有略呈圆形的外观。还有，图1所示的线束2具有多个激光焊接结构F。

此外，如图1所示，在本示例性实施例中，激光焊接结构F形成在信号线3的末端。换句话说，通过激光焊接将每一个触点8连接至各根信号线3的股绞线5的末端。

作为参考，以下给出作为纯金属的铜和铁的物理性质。

铜

熔点：1083℃

比热：0.0096J/(g·K)

熔化潜热：205J/g

电阻率：1.693Ω·m

铁

熔点：1536℃

比热：0.456J/(g·K)

熔化潜热：268J/g

电阻率：9.71Ω·m

(日本机械工程师学会，JSME机械工程师简要手册第六版，2005年4月15日，第十次印刷，第174-175页)

根据上述简要手册，铁的熔点显著高于铜的熔点。因此，在本示例性实施例中，可以肯定地说，焊接部分10的熔点高于信号线3的股绞线5的熔点。

到目前为止已说明了根据本发明的优选第一示例性实施例。简而言之，上述第一示例性实施例具有以下特点。

通过局部地施加激光束L并由此使焊接部分10和信号线3的股绞线5熔化和固化来把信号线3的股绞线5(导线)和焊接部分10(导电金属板)焊接到一起而形成的激光焊接结构F具有以下特征。即信号线3的股绞线5的熔点和焊接部分10的熔点互不相同。如图2至图5所示，通过将激光束L施加至信号线3的股绞线5和焊接部分10中具有更高熔点的一个，即施加至具有更高熔点的焊接部分10，获得激光焊接结构F。根据上述结构，激光束L施加至焊接部分10，焊接部分10比信号线3的股绞线5早熔化。由于焊接部分10的熔点高于信号线3的股绞线5的熔点，因此，只要焊接部分10熔化，则由于从焊接部分10接收到的热量，信号线3的股绞线5也一定会熔化。因此，不需要为激光束L的照射时间等留出余量，以使信号线3的股绞线5和焊接部分10充分熔化。这样就可降低熔化焊接部分10和信号线3的股绞线5两者所需的总热能。应注意当信号线3的股绞线5的熔点高于焊接部分10的熔点时，将激光束L施加至信号线3的股绞线5。即使在这种情况下，也可实现类似的有益效果。

此外，如图2所示，在熔化之前，焊接部分10具有宽的形状，使得从激光束L的照射方向观看时，信号线3的股绞线5隐藏在焊接部分10的后面。由于上述结构，焊接部分10以这样的方式熔化，即焊接部分10如图3至图5所示包裹信号线3的股绞线5。这样热量就从焊接部分10顺畅地传递至信号线3的股绞线5。因此，即使信号线3的股绞线5有些松散，激光焊接结构F也能够可靠地包裹信号线3的股绞线5。因此，提高了触点8和信号线3的股绞线5之间的连接质量，由此获得更高的成品率。

此外，如图2所示，在熔化之前，焊接部分10的截面面积大于信号线3的股绞线5的截面面积。由于上述结构，可确保足够量的焊接部分10熔化，进一步使得焊接部分10熔化信号线3的股绞线5并包裹信号线3的股绞线5。因此，即使信号线3的股绞线5有些松散，激光焊接结构F也能够更可靠地包裹信号线3的股绞线5。

为补充说明上述技术效果，以下说明在图6中示出的对比例。在图6中示出的对比例代表这样一种情况：即尽管焊接部分10的熔点低于信号线3的股绞线5的熔点，也将激光束L施加至焊接部分10，此外，由激光束L提供至焊接部分10的总热能太低。在这种情况下，相信即使焊接部分10熔化，并且在熔化状态下的焊接部分10的温度超过信号线3的股绞线5的熔点，构成股绞线5的多根铜导线P中的一些也不会完全熔化。

这里，以更详尽的方式进一步说明上述激光焊接结构所属的相关技术。即根据导电性、成本等的综合考虑来确定信号线3的股绞线5和焊接部分10的原材料。一般来说，在进行这种原材料确定时，将相同的原材料用于信号线3的股绞线5和焊接部分10两者。这是因为，当将不同种类的金属焊接到一起时，激光焊接区域可能呈现出不希望的易脆性。为避免最终产品具有这样的易脆性，需要引入新的耐久性试验。然而，引入新的耐久性试验会带来麻烦。特别是，当上述激光焊接结构应用于诸如移动电话的移动终端时，由于对于移动终端来说摔落冲击力难以避免，因此这个问题会更加严重。因此，可以肯定地说，以信号线3的股绞线5和焊接部分10是由不同种类的金属形成为前提的上述激光焊接结构是建立在与提交本申请时的公知常识相违背的技术概念的基础之上的。

以上说明的第一示例性实施例可按照以下方式修改。

就是说，在上述第一示例性实施例中，焊接部分10被激光焊接至信号线3的股绞线5的末端。然而，不同于这种结构，焊接部分10可被激光焊接至信号线3的股绞线5的中间部分。

【第二示例性实施例】

在上述第一示例性实施例中，信号线3由股绞线5和覆层材料6构成。然而，可使用单股线(导线)来代替股绞线5。

【第三示例性实施例】

在上述第一示例性实施例中，信号线3由股绞线5和覆层材料6构成。然而，不同于这种配置，信号线3可以是由中心导体、围绕所述中心导体设置的电介质、围绕所述电介质设置的外导体以及围绕所述外导体设置的保护层构成的同轴电缆。在这种情况下，对信号线3的中心导体(导线)和焊接部分10进行激光焊接。

根据在此描述的本发明，本发明实施例可按照很多方式改变是显而易见的。这些改变不应被看作偏离本发明的精神和范围，并且所附的权利要求书的范围旨在包括对于本领域技术人员来说将是显而易见的所有这些修改。

Claims

1.一种通过局部地施加激光束并由此使导线和导电金属板熔化和固化来把所述导线和所述导电金属板焊接到一起而形成的激光焊接结构，其中

所述导线的熔点和所述导电金属板的熔点互不相同，并且

所述激光束施加至所述导线和所述导电金属板中具有更高熔点的一个。

2.如权利要求1所述的激光焊接结构，其中所述导电金属板的熔点高于所述导线的熔点。

3.如权利要求2所述的激光焊接结构，其中所述导电金属板在熔化之前具有宽的形状，使得从所述激光束的照射方向观看时，所述导线隐藏在所述导电金属板的后面。

4.如权利要求3所述的激光焊接结构，其中所述导电金属板在熔化之前的截面面积大于所述导线的截面面积。

5.如权利要求1所述的激光焊接结构，其中所述导线是单股线。

6.如权利要求1所述的激光焊接结构，其中所述导线是同轴电缆的中心导体。

7.如权利要求1所述的激光焊接结构，其中所述导线是股绞线。

8.一种包括如权利要求1所述的激光焊接结构的线束。